NIENISZCZCE METODY BADANIA MATERIAW prezentacja zastosowania perspektywy rozwoju

NIENISZCZĄCE METODY BADANIA MATERIAŁÓW prezentacja zastosowania perspektywy rozwoju Bolesław AUGUSTYNIAK

Plan prezentacji Definicje Opis metod Przykłady zastosowań Perspektywy rozwoju Przykłady badań własnych Cel prezentacji: Przedstawienie przykładów wykorzystania fizyki dla potrzeb przemysłu

Definicja badań nieniszczących Badanie nieniszczące (BN) obiektu jest to postępowanie, w wyniku którego uzyskuje się informację o: - występowaniu nieciągłości materiałowych - właściwościach materiału - wymiarach obiektu bez naruszania ciągłości mikrostruktury bez wpływania na własności użytkowe obiektu oraz

Miejsce BN w historii ‘życia’ produktu Badanie nieniszczące (BN) przeprowadzane jest w każdym z trzech etapów ‘życia’ produktu: - przygotowanie materiału wyjściowego - wytwarzanie produktu - eksploatacja produktu

Miejsce BN w procesie przygotowania materiału wyjściowego Materiał wyjściowy do produkcji Procedury BN BN Kryteria akceptacji Akceptacja ? tak wytwarzanie ulepszenie złomowanie

wytwarzanie Miejsce BN w kontroli produktów Produkt gotowy Procedury BN BN Kryteria akceptacji Akceptacja ? tak Eksploatacja nie naprawa złomowanie

Miejsce BN w procesie eksploatacji Produkt gotowy Proces eksploatacji Procedury BN BN Kryteria akceptacji Akceptacja ? tak Dalsza eksploatacja na czas T nie naprawa złomowanie

Podział BN według celów badań Metody BN dzieli się na trzy zasadnicze grupy: metody defektoskopowe metody strukturoskopowe metody pomiarowe wymiarów nieciągłości makrostruktury: powierzchniowe, podpowierzchniowe, wewnętrzne zmian mikrostruktury naprężenia wymiary obiektu, grubość warstw

Definicja defektu ‘Defekt’ w strukturze materiału to nieciągłość materiałowa Jakie rozmiary ma nieciągłość materiałowa możliwa do detekcji metodami BN ?

Nieciągłości Mikro – pory na granicy ziarn stali ferrytyczno-bainitycznej Makro – rozwarcie rurociągu pary , EPRI, Charlotte

Metody defektoskopowe Tradycyjny podział na 6 metod defektoskopowych 1 - wizualne 2 - penetracyjne 3 – magnetyczne (proszkowe) 4 - ultradźwiękowe 5 – prądów wirowych 6 - radiograficzne

Metody wizualne Obserwuje się wnętrze za pomocą wideoskopów podręcznych Stosowane są wideoskopy przenośne. Roboty umożliwiają obserwacje obiektów niedostępnych (reaktory, rurociągi)

Metoda wizualna – przykłady Przenośny wideoskop Obraz pęknięć wlotu walczaka

Metoda penetracyjna • Ciecz (penetrant) zawierający cząsteczki barwnika do pęknięć • Wywoływacz (proszek) umieszcza barwnik na powierzchni nieciągłości, aby był lepiej ‘widoczny’ • Obserwacja albo bezpośrednia (kolorowa zawiesina) albo w świetle UV (fluorescencja)

Metoda penetracyjna przykłady Wskazania nieciągłości z użyciem penetrantów czerwonych MAGNAFLUX Wskazania nieciągłości z użyciem penetrantów fluorescencyjnych MAGNAFLUX

Metoda magnetyczno-proszkowa Obiekt jest magnesowany i na powierzchni nałożona jest zawiesina z cząstkami proszku ferromagnetycznego. Gromadzą się one w okolicy wady. Cząstki są oglądane lub oświetlane w świetle UV (efekt fluorescencji)

Sposoby magnesowania Elektromagnes jarzmowy Przewód z prądem Płynący prąd

Defektoskopy magnetyczne Elektromagnes jarzmowy oraz defektoskopy prądowe

Obrazy wskazań metodą magnetyczną

Metoda ultradźwiękowa Fale dźwiękowe wprowadzone do materiału odbijają się od granicy ośrodków o różnej oporności falowej dając obraz echa. f Impuls wejściowy Echo dna Echo wady wada 0 2 4 6 8 Ekran defektoskopu 10 płyta

Ultradźwięki – zastosowanie Metoda zanurzeniowa i wiązka ultradźwiękowa ‘skupiona’ soczewką akustyczną, Dźwięk odbity od górnej strony monety

Ultradźwięki – metoda TOFD Time of Flight –Diffraction Układ sond N-O skanuje obszar badany. Rejestrowane są cyfrowo wszystkie echa (amplitudy i fazy) Wyliczany jest i prezentowany ‘kształt’ wady w przekroju x-h. Przykład: żużel AEA SONOMATIC) (wg.

Ultradźwięki – współczesny defektoskop

Metoda prądów wirowych Cewka Pole magnetyczne cewki Pole od prądu wirowego Prąd wirowy Przewodzący materiał

Metoda prądów wirowych –‘obrazowanie’ Czujnik wewnętrzny przelotowy różnicowy Trajektorie zmiany sygnału dla różnych sztucznych nieciągłości rurki (otwory i zmiana grubości ścianki)

Metoda prądów wirowych – sposoby wzbudzania Metoda ‘stykowa’ Metoda ‘przelotowa’ Nieciągłość zmniejsza natężenie prądów wirowych – zmiana fazy i napięcia indukowanego w uzwojeniu kontrolnym

Metoda prądów wirowych – detekcja wad sondą stykową

Metoda radiograficzna Prześwietla się materiał promieniami X lub gamma . Metoda detekcji kliszowa X-czuła błona = mniej naświetlona = bardziej naświetlona Wskazanie wady na kliszy

Metoda radiograficzna – obrazy wad spoin Gniazda pęcherzy Wtrącenia zużla pojedyncze Wtrącenia zużla liniowe

Metoda radiograficzna badanie obiektów Badanie obudowy silnika lotniczego Badanie rurociągu

Tomografia 3 D

Tomografia – tworzenie obrazu 3 D Obraz trójwymiarowy

Tomografia - przykład YXLON International X-Ray Gmb. H, D. Shlösser, R. Rowecki

Przykłady zastosowań BN defektoskopowych • Badanie półproduktów • Badanie wyrobów gotowych • Badanie w trakcie eksploatacji

BN na etapie wytwarzania półproduktów obróbka termoplastyczna

BN na etapie wytwarzania wyrobów • obróbka mechaniczna • spawanie • obróbka cieplna

BN na etapie eksploatacji elementów konstrukcji • pękanie • korozja • degradacja

BN – w energetyce Kontrola stanu rurociągów wymienników ciepła metodą prądów wirowych Rura z uszkodzeniami sonda Sygnały dla różnych grubości ścianek.

BN lin Poszukuje się pęknięć metodami magnetycznymi

BN w lotnictwie • BN podczas montażu samolotu • BN dla znalezienia uszkodzeń wynikających z ekploatacji Pęknięcie zmęczeniowe elementu samolotu

BN silnika samolotu • Kontrola po zadanym czasie eksploatacji • Silnik jest demontowany na części • Kontrola np. metodą penetracyjną pęknięć.

BN zbiorników i rurociągów BN za pomocą radiografii oraz ultradźwięków

BN w transporcie kolejowym Specjalne wagony kontrolne poszukują uszkodzeń szyn. Badane są też zestawy kołowe

BN mostów • Poszukuje się uszkodzeń wynikających z korozji i zmęczenia materiału. Silver Bridge 1967 • Monitorowanie stanu lin z wykorzystaniem metod magnetycznych i akustycznych

BN ropo i gazociągów Poszukuje się efektów korozji i pęknięć metodami magnetycznymi i ultradźwiękowymi Badania za pomocą tłoków

BN ropociągu metodą akustyczną Montaż tłoka akustycznego KORSON firmy CDRIA, Warszawa

Metody BN strukturoskopowe 1. Badanie zmian mikrostruktury 2. Badanie poziomu naprężeń

Metody BN strukturoskopowe dotyczące zmian mikrostruktury 1. metody ultradźwiękowe współczynnik tłumienia 2. metody magnetyczne efekt Barkhausena

Metody BN strukturoskopowe dotyczące poziomu naprężeń 1. metody radiograficzne przesunięcie pików dyfrakcyjnych 2. metody ultradźwiękowe zmiana prędkości fali dźwiękowej 3. metody magnetyczne efekt Barkhausena

Ocena stanu BN 60’ Postęp techniki – > miniaturyzacja i komputeryzacja 70’ 80’ 90’

Ocena stanu BN Specjaliści BN w Europie

Ocena stanu BN Specjaliści BN w Europie

Ocena stanu BN Na podstawie ostatniej światowej konferencji BN

Ocena stanu BN Na podstawie ostatniej światowej konferencji BN

Uwagi dotyczące stanu BN i perspektyw rozwoju • BN to dział gospodarki o coraz większym znaczeniu ekonomicznym (obniżenia kosztów eksploatacji i zmniejszenia ryzyka awarii) • Wzrasta liczba publikacji dotyczących metod badań strukturoskopowych oraz wyrafinowanych metod defektoskopowych (coraz mniejsze nieciągłości i 3 D) • Polska zajmuje liczące się miejsce w światowej rodzinie BN, ale zanika krajowy rynek producentów aparatury BN